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“松辽运河”,让万吨轮直达松原

已有 2721 次阅读 2022-6-16 16:18 |系统分类:科研笔记

“松辽运河”是振兴东北的最直接手段,但到目前为止未见动静,原因不单是投资大的问题,还有一年中近5个月结冰不能通航问题,向科尔沁沙地调水问题。

过去规划的“松辽运河”,有通航能力1000吨级的,有20003000吨级的,本人推算了一下,认为万吨级的轮船也能通航。不能再大了,因为营口港也只能系泊万吨级轮船。 

本文试图解决上述问题。本文假设一年调水200亿立方米,其中向科尔沁沙地供水50亿立方米。  

下面一个一个问题的解决。  

第一个问题:能否每年调200亿立方米的水?对下游的生态影响有多大?如何保证稳定的调水?  

在嫩江与西流松花江三江口处,水面高程约为128.22米,年均径流量408亿立方米。从三江口到哈尔滨河段约200公里,其中有拉林河(年均径流量35亿立方米,下同)、阿什河(6亿立方米)、呼兰河(41亿立方米)等较大的河流汇入,加上三江口处松花江剩余的208亿立方米径流量,因此哈尔滨段松花江的年均径流量在290亿立方米以上但这个流量是不能保证三江口至哈尔滨松花江段通航的,但能满足该段的用水需求。  

要想保证稳定的调水,就必须在嫩江与西流松花江三江口及上游建若干水库蓄水。建议在三江口处筑坝建库(三江口水库),使蓄水位达133米(因地势平坦,这个只有几米高的坝也有几公里长),估计可蓄水40亿立方米;重建哈达山水库,使蓄水位达150米,库容可达70亿立方米左右;嫩江的月亮泡水库(库容约12亿立方米,实际上与三江口水库合为一体)连通查干湖使其水位也为133米,则其湖容约为23亿立方米。嫩江的尼基尔水库蓄水量约86亿立方米,其中的哈达山水库和尼基尔水库是调节水库,这样调节水库的总库容达150亿立方米以上,这是稳定持续调水的基础。

欲使松辽运河通航万吨级的轮船,万吨级轮船吃水深度约为6米,而查干湖湖底高程为126米,须保证查干湖的水位在6.5米左右,因此查干湖的水位应达到132.5米。三江口水库通过渠道与查干湖相连,若能使三江口水库水位再高些,比如达135米,则可通过闸坝控制查干湖的水位,使其稳定在132.5米。松原市区的海拔高程在137米以上,大安市区的海拔约在140米,因此三江口水库的水位达135米时对两个城区的影响不大,只是大坝可能很长。

  网上有很多松辽运河的方案,总体感觉有两点,一是调水水源不够稳定,二是由于分别从西流松花江和嫩江分别调水,对上游有较大的影响,且不能形成较大的核心城市,本方案欲将松原打造成核心城市,这对吉林和黑龙江都有好处。

第二个问题:调水分配。  

调水分配包括:结冰期与非结冰期调水的分配,向科尔沁沙地调水的分配。  

先说结冰期与非结冰期调水的分配。查干湖每年的结冰期约为5个月,冰层最厚达1.5米。若按调水运河渠道水深6.2米考虑(勉强可通过万吨轮),而冰期结冰不能通航,这样冰期就不调水,因此冰期的7个月可调水200亿立方米,折算成流量1100立方米/秒;到达松辽分水岭时向科尔沁沙地分水50亿立方米,因此运河中的水变成了150亿立方米,折合成流量约为825立方米/秒;从松辽分水岭至清河汇只有少量水的汇入,这7个月运河中的流量按830立方米/秒考虑;从清河汇到浑河(需改道),每年约能汇入20亿立方米的水,且大部分是在这7个月汇入的,折合成流量为940立方米/秒;从浑河到入海口,又会汇入约25亿立方米的水,折合成7个月流量为1070立方米/秒。

现在的问题是:查干湖每年有5个月的冰期,而营口每年有4个月冰期,即起码有一个月是不能通过冰面或水面运输的,则每年运河的通航时间约为11个月。  

45个月的冰期不调水,但要使运河河底会形成一层厚约2050厘米的坚硬的冰层,可以利用冰层进行运输。  

第三个问题:冰期怎样利用?  

若投资很大开凿一条运河,结果只有约半年能通航,利用率太低了。所以要考虑冰期时如何利用运河的冰面进行运输。  

个人想法:当运河结冰厚度达20厘米厚时,可以大致估算出每平方米冰面可承受2吨重量。咱们以40尺柜的集装箱为例,该型号集装箱长宽高分别是11.8*2.13*2.18米,载货毛重22吨,下接地表面积25.134平方米,可以看出当冰层厚度为20厘米时,可承受两层集装箱的重量。 

渠1.jpg 

个人脑洞大开的想法是:在运河两岸安装带齿的轨道(扁轨道,上下方孔,也能防止在洪水季节藏泥沙),轨道之上有类似铁路的电线,冰面上有冰橇,冰橇上放集装箱,并有电线通过受电弓与岸边架设的电线相连,冰橇上的齿轮与岸上的齿规卡合,利用齿轮转动拉着钢丝绳带动整个冰橇运行同时也作锚链,钢丝绳上附有信号线以控制电机齿轮的转速。由于冰面的摩擦力很小,因此只需要很小的力就能带动冰橇运行,这种运输方式比轮船运输成本还低。当然,水上运输时也可这样换用电力带动船舶,更绿色费用也更低。  

第四个问题:运河线路  

从查干湖出发,基点运河底高程126.0米,沿150米等高线中间最低处开凿137公里运河至分水岭附近太平川镇的金盆泡(河底高程115.3米),在此向科尔沁沙地分水50亿立方米;继续开凿运河翻越分水岭至新开河并沿新开河挖深至新开河/西辽河三江口,这段距离约为94公里,新开河/西辽河汇处运河底高程108米。   

从新开河/西辽河汇口(河底108米)到辽河/清河汇口这段最艰难。一方面部分水被调往科尔沁沙地了,导致水量减小;另一方面这段直线距离不到70公里但落差很大(运河底54米)达54米,水力梯度太大了。即使按目前的河道开凿运河也只有不到180公里,运河还是太窄。所以最好像修铁路展线一样让运河拐来拐去。推算的结果是当弯弯曲曲的运河达250公里时,可确保运河底部宽度达60米,水深6.2米,可勉强通万吨轮。这一段辽河河道与两岸高差很小,因此增加弯曲度对开凿运河带来的困难不大,同时也会成为“九曲运河”景区 

松辽运河4.jpg 

从清河汇口到浑河汇口(最好改道至浑河,水量大些),距离约206公里。由于有清河、柴河、泛河的汇入,使运河的水量增加,加之这段的落差从54米到7米,水力梯度不大,因此运河的宽度可达65米。  

从浑河汇口到入海,高程从7米降到-6.5米,水力梯度也不大,加之有浑河水量的汇入,运河宽度可达90米。辽河口泥沙淤积的太厉害了,而运河从营口港入海,港池水深可达7米,是可以通航万吨轮的。

由于既要考虑一年中非冰期的9个月的通航,又要考虑冰期的冰上运输,所以运河最好修成水渠,水渠的边上有约35米宽的台地,并在适当的高度安装齿规,一则利于汛期的排洪,二则在冰期作为冰期运输的固定轨道。

网上有人说开凿松辽运河会开挖上百亿立方米的土石方,没那么夸张吧?还要通过束水攻沙将这些土石方都冲到渤海去,没那必要吧,渤海还是别再填了,最好把这些土石堆在运河两边,堆起15米高、200500米宽的河堤,种上树形成防风林带,运河通过平原中部,风很大,防风林起到保护作用,另外也降低了运输土石方的成本。 

网上也有人说运河宽度达600800米,没那么夸张吧。对比南水北调中线,中南水北调中线黄河以南段纵坡1/25000,水深8.5-7.5米,平均宽度135米;而松辽运河双辽至铁岭段(清河口)按目前河道约为220公里,落差约60米,则纵坡为1/3670,这比南水北调中线黄河以南段大多了,水的流速也大多了,运河宽度自然要小的多,推算结果也就60米左右,按这个量开挖不会有太多的土石方。

第五个问题:调水济科尔沁沙地  

科尔沁沙地总面积6.63万平方公里,约合近1亿亩。靠近山区边缘的地方降水量大些,约有400毫米;而靠近松嫩平原中部的降水量要少些,大概有350毫米,这些地方约有6000万亩,估计向这些地方每年调水50亿立方米就可改造成良田。这个地方日照足、积温较高,若种植玉米大豆肯定会高产。  

调水路线:以金盆作为蓄水湖,约能蓄2亿立方米水;然后向西偏北修132公里梯级抽水渠至白音水库。白音水库是塔拉布拉克郭勒河的出山口处筑坝新建的水库,使蓄水位达280米,蓄水量约有20亿立方米。以白音水库为龙头向左右两个方向修渠,可以使海拔高程在250米至200米以内的区域都变成自流灌溉。

将水从运河抽往金盆泡,金盆泡能容约2亿立方米的水,这是暂时存储。利用风电或太阳能电再将水抽提到白音水库,有电时抽提没电时不抽提,充分利用廉价的风能太阳能电力。  

这样松辽运河的长度约为772公里,水深6.2米,最窄处60米。万吨级的内河货轮吃水深度约6.0米,宽约20米,这样上行与下行船可勉强错开(严格按内河航道就没法说了,起初苏伊士运河河底宽度在60100米之间,照样能过满载15万吨的货轮)。由于冬季冰期采取冰撬运输方式,运力不见得就小,因此这样的松辽运河的运力堪比长江了。  

调水至科尔沁沙地,若能使其中的6000万亩变成良田(其中有些目前就是耕地),加上光照充足,积温较高,完全可种植玉米大豆之类的农作物,相当于我国又增加6000万亩耕地,同时也改造了生态,使京津冀地区的沙尘天气减弱不少(京津冀地区的沙尘主要来自科尔沁沙地、浑善达克沙地、库布齐沙漠)。




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